В чем секрет прочности древнеримских зданий и каменщиков Майя

В стремлении построить лучшее для будущего некоторые ищут ответы в давнем прошлом, сообщает «phys.org».

Древние строители по всему миру создавали сооружения, которые все еще стоят сегодня, тысячи лет спустя — от римских инженеров, которые заливали толстые бетонные морские барьеры, до каменщиков майя, которые создавали гипсовые скульптуры для своих богов, до китайских строителей, которые возводили стены против захватчиков.

Тем не менее, десятки более поздних конструкций уже смотрят на свои сроки годности: бетон, из которого состоит большая часть нашего современного мира, имеет срок службы от 50 до 100 лет.

Все большее число ученых изучают материалы давних эпох — изучают куски зданий, исторические тексты, смешивают рецепты подражателей — в надежде раскрыть, как они сохранились на протяжении тысячелетий.

Исследователи обнаружили удивительный список ингредиентов, которые были смешаны в старых зданиях - такие материалы, как кора деревьев, вулканический пепел, рис, пиво и даже моча. Эти неожиданные надстройки могут быть ключевыми довольно впечатляющими свойствами, такими как способность со временем становиться сильнее и «заживлять» трещины, когда они образуются.

Хотя наш современный бетон обладает прочностью, чтобы выдерживать массивные небоскребы, он не может конкурировать с выносливостью этих древних материалов.

«Если вы улучшите свойства материала, используя... традиционные рецепты народа майя или древних китайцев, вы можете производить материал, который можно использовать в современном строительстве гораздо более устойчивым способом», — сказал Карлос Родригес-Наварро, исследователь культурного наследия в Университете Гранады в Испании.

Многие исследователи обращались к римлянам за вдохновением. Начиная примерно с 200 г. до н.э., архитекторы Римской империи строили впечатляющие бетонные сооружения, которые выдержали испытание временем — от парящего купола Пантеона до прочных акведуков, которые до сих пор несут воду.

Даже в гаванях, где морская вода веками разрушала конструкции, вы найдете бетон «в основном таким, каким он был, когда его заливали 2 лет назад.

Большинство современных бетонов начинается с портландцемента, порошка, полученного путем нагревания известняка и глины до сверхвысоких температур и их измельчения. Этот цемент смешивается с водой для создания химически активной пасты. Затем добавляются куски материала, такие как камень и гравий, и цементная паста связывает их в бетонную массу.

Согласно записям древних архитекторов, таких как Витрувий, римский процесс был похожим. Древние строители смешивали такие материалы, как обожженный известняк и вулканический песок, с водой и гравием, создавая химические реакции, чтобы связать все вместе.

Теперь ученые считают, что они нашли ключевую причину, по которой римский бетон удерживал конструкции на протяжении тысячелетий: древний материал обладает необычной способностью восстанавливать себя. Как именно, пока не ясно, но ученые начинают находить подсказки.

Проанализировав образцы бетона из Привернума — древнего города за пределами Рима — ученые обнаружили, что куски могут подпитывать способности материала к «самовосстановлению». Когда образуются трещины, вода может просачиваться в бетон, объяснил Масик. Эта вода активирует оставшиеся карманы извести, вызывая новые химические реакции, которые могут заполнить поврежденные участки.

Мари Джексон, геолог из Университета штата Юта, придерживается другой точки зрения. Ее исследования показали, что ключ может быть в конкретных вулканических материалах, используемых римлянами.

В Копане, месте майя в Гондурасе, замысловатые известковые скульптуры и храмы остаются нетронутыми даже после более чем 1000 лет воздействия жаркой и влажной среды.

Каменщики предложили использовать в известковой смеси экстракты местных деревьев чукум и джиоте. Когда исследователи проверили рецепт — собрав кору, поместив куски в воду и добавив полученный древесный «сок» в материал, — они обнаружили, что полученная штукатурка была особенно устойчива к физическим и химическим повреждениям.

Раствор, который скрепляет некоторые из самых известных сооружений Китая, включая Великую китайскую стену и Запретный город, содержит следы крахмала из клейкого риса.

Во влажных районах Индии строители использовали местные травы, которые помогают конструкциям справляться с влагой. Вдоль побережья они добавили джаггери, нерафинированный сахар, который может помочь защитить от повреждения солью. А в районах с более высоким риском землетрясений использовали сверхлегкие «плавающие кирпичи», сделанные из рисовой шелухи.

Сегодняшние строители не могут просто скопировать древние рецепты. Несмотря на то, что римский бетон прослужил долго, он не мог выдержать большие нагрузки: «Вы не могли построить современный небоскреб из римского бетона», — считают исследователи. Он рухнет, когда вы доберетесь до третьего этажа».

Вместо этого строители пытаются взять некоторые из особенностей древнего материала и добавить их в современные смеси.